En un avance que reúne ciencia de datos, biología molecular y agronomía, un equipo internacional de investigadores ha logrado mapear cómo se regulan los genes en cada órgano del tomate, uno de los cultivos más importantes del mundo.
Este trabajo, publicado en la revista Plant Communications, genera modelos de redes de regulación génica que revelan los mecanismos transcripcionales específicos de raíz, hoja, flor, fruto y semilla, y abre nuevas vías para mejorar rendimientos, calidad y resiliencia frente al estrés ambiental como la sequía.
Una mirada profunda a la regulación genética
El tomate (Solanum lycopersicum) no es solo un elemento básico de la dieta global, sino también un organismo modelo para estudiar procesos vegetales complejos.
Hasta ahora, el entendimiento de cómo los genes interactúan y se regulan unos a otros a nivel de órgano dentro de la planta había sido fragmentario.
El nuevo estudio liderado por José David Fernández, doctor en Genómica Integrativa de la Universidad Mayor (Chile), junto con un equipo que incluye investigadores del Instituto Milenio iBio, el Núcleo Milenio Phytolearning y el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I²SysBio) en España, representa un avance relevante en este campo.
A partir de más de 10 000 librerías de expresión génica (RNA‑seq) recolectadas bajo diversas condiciones experimentales, los científicos reconstruyeron interacciones regulatorias entre factores de transcripción (TF) y sus genes blanco, construyendo así redes de regulación génica (GRNs) específicas por órgano.
Este enfoque permite entender qué genes están activos y cómo se coordinan en grupos para determinar funciones biológicas concretas.
Redes de regulación génica: quiénes dan las órdenes
Las redes de regulación génica son mapas que describen qué genes controlan la actividad de otros genes.
En el caso del tomate, estas redes fueron generadas usando algoritmos avanzados —como GENIE3— que infieren relaciones entre miles de genes a partir de patrones de expresión.
El resultado son modelos computacionales que destacan las relaciones regulatorias más relevantes para cada órgano estudiado.
Este trabajo confirma reguladores ya conocidos: por ejemplo, genes como TOMATO AGAMOUS LIKE 1 y RIPENING INHIBITOR, implicados en la maduración del fruto, o los factores ABF (SlABF2, SlABF3, SlABF5) relacionados con la respuesta al ácido abscísico (ABA), una hormona clave en la respuesta al estrés hídrico.
Pero quizás lo más relevante es que el artículo no solo valida lo que ya se sabía, sino que identifica reguladores novedosos, como:
- G‑BOX BINDING FACTOR 3 (SlGBF3), implicado en respuestas mediadas por ABA y tolerancia a estrés por sequía, validado experimentalmente mediante secuencias de afinidad de ADN.
- AUXIN RESPONSE FACTOR 2A y ETHYLENE RESPONSE FACTOR E2, asociados a la maduración del fruto y rutas hormonales específicas.
Estas nuevas piezas regulatorias representan candidatos valiosos para estrategias de mejora genética orientadas a la adaptación climática y al aumento en la productividad agrícola.
Acceso público y herramientas interactivas
Todo el producto de esta investigación se ha puesto a disposición de la comunidad científica y del sector agrícola mediante la plataforma pública TomViz, una herramienta interactiva que permite explorar cómo se regulan cientos de genes en distintos contextos biológicos y ambientales.
A través de esta plataforma, los usuarios pueden generar nuevas hipótesis y visualizar qué genes actúan como “maestros” en respuestas clave, desde el desarrollo de órganos hasta la adaptación al estrés.
Según explican los investigadores, herramientas como TomViz permiten anticipar cómo reaccionará la planta a nivel genético frente a distintos factores ambientales:
“Cuando logramos identificar un regulador maestro —por ejemplo, de la respuesta a la deficiencia de nutrientes o al ataque de patógenos— podemos anticipar cómo reaccionará la planta a nivel genético y diseñar estrategias más eficaces para enfrentar el estrés”.
Implicancias para la agricultura moderna
La creación de mapas reguladores por órgano en el tomate tiene varias aplicaciones concretas:
- Mejoramiento genético más preciso: identificar reguladores claves abre la posibilidad de diseñar variedades que expresen características deseadas con mayor precisión, como tolerancia a sequía o mejor calidad de fruto.
- Respuesta frente a condiciones ambientales variables: los cultivos enfrentan un entorno cada vez más cambiante. Comprender cómo se regula la respuesta genética al estrés hídrico permite desarrollar estrategias de manejo y selección más resilientes.
- Plataformas de datos abiertos: la disponibilidad pública de los datos fomenta la investigación colaborativa global, acelerando descubrimientos y aplicaciones agronómicas.
Desde la ciencia básica hacia la innovación agrícola
Este estudio no solo representa un avance en genética vegetal, sino que también traduce conocimiento molecular en herramientas aplicables al campo.
En agricultura, comprender las bases genéticas que permiten que un órgano como la raíz responda a la sequía, o que el fruto complete adecuadamente su maduración, es clave para asegurar la producción en condiciones variables.
Además, el enfoque de “enseñar a la máquina” cómo reconocer patrones regulatorios a partir de datos masivos —con algoritmos de aprendizaje automático— subraya la importancia creciente de la bioinformática en la biología vegetal moderna.
La integración de datos genómicos, transcriptómicos y computacionales está permitiendo mirar al sistema biológico completo, en lugar de enfocarse en genes individuales.
Un principio que, como señala otra de las colaboradoras del proyecto, “modifica la narrativa tradicional de ‘gen milagroso’ por una comprensión sistémica de la planta”.
Importancia del proyecto
La síntesis de este proyecto representa un avance para la genómica del tomate:
- La construcción de redes reguladoras por órgano ofrece un mapa funcional de la regulación genética en Solanum lycopersicum.
- La validación de reguladores clásicos y la identificación de nuevos candidatos expanden el repertorio de herramientas para la mejora de cultivos.
- La disponibilidad de estos modelos a través de TomViz democratiza el acceso a datos de alta calidad para investigadores y productores.
En un contexto donde la agricultura necesita soluciones innovadoras, este mapa genético del tomate propone nuevas rutas para cultivar más y mejor, basadas en la comprensión profunda de sus mecanismos biológicos fundamentales.
Fuente: Ciencia en Chile / Plant Communications
